[전기]변압기의 원리에 대해 알아보자(패러데이, 렌츠, 앙페르 법칙)

안녕하세요

오늘은 변압기의 원리에 이용되는 세 가지 법칙 패러데이, 렌츠의 법칙과 앙페르 법칙에 대해 알아보려고 해요!

- 목 차 -
1. 변압기의 구조
2. 앙페르 오른나사 법칙
3. 패러데이, 렌츠의 법칙
4. 마무리

1. 변압기의 구조

전력용 변압기 구조

  - 변압기는 이론적으로 설명할 때 보통 1, 2 차 측 철심에 권선을 감고 이를 절연유와 같은 절연체를 넣은 함 속에 넣은 구조를 말해요.
  - 절연방식에는 고체절연을 하는 몰드형 변압기, 절연유로 절연하는 유입변압기, 가스로 절연하는 가스변압기, 아몰퍼스 소재를 이용한 아몰퍼스 변압기 등이 있고 유입, 몰드를 주로 사용하며 아몰퍼스는 특정 조건에서 사용하게 됩니다.

2. 앙페르 오른나사법칙

  - 앙페르 법칙은 전류가 흐르면 주변에 자기장이 발생한다 라는 법칙으로 변압기 1차 측에 전압을 인가해주게 되었을 경우 권선에 흐르는 전류에 의해 철심에 자속이 유기되는 현상을 말합니다.

그림처럼 철심을 권선에 감고 전압을 유기해 줬을 때 권선에 흐르는 전류에 의해 자속이 발생하고 철심에 흐르게 됩니다.

3. 패러데이, 렌츠의 법칙

패러데이 법칙

  - 패러데이 법칙은 위에 앙페르 법칙에 의해 발생한 자속이 2차 측 권선을 통과할 때 자속의 변화가 발생하게 되고 그에 따라 2차 측에 전압이 발생하는 것을 말합니다.

  - 변압기에 감아준 권선의 양에 따라 전압을 얼마만큼 올릴지 또는 얼마만큼 내릴지가 정해지게 됩니다. 1차 측 전압 및 권선수가 일정할 때 2차 측에 더 많은 권선을 감게 될 경우 2차 권선수의 비율만큼 더 많은 전압이 유기 되게 됩니다. 이를 승압용 변압기라고 하고 반대의 경우를 강압용 변압기 라고 합니다!

  - 렌츠의 법칙은 패러데이 법칙에 의해 유기되는 전압의 방향을 결정해 주는 역할을 합니다.
유도기전력의 방향은 변화하는 자속을 상쇄하는 방향으로 나타난다는 걸 의미합니다.

위 수식에서 -가 이를 표현한 걸로 보시면 됩니다.

4. 마무리

  - 변압기의 원리는 앞에서 다룬 3가지 법칙에 의해 설명이 될 수 있으며 요약하면 1차 측에 전압을 인가했을 때 권선에 전류가 흐르게 되고 앙페르의 오른나사 법칙에 의해 철심에 자속이 발생하게 됩니다. 이 자속이 2차 측 권선을 통과하면서 자속의 변화를 일으키고 그로 인해 2차 측에 유기기전력이 발생하게 됩니다. 이때 방향은 자속의 변화를 방해하는 방향으로 생기게 된다고 생각하면 됩니다.

법칙들을 자세히 설명하기보다는 변압기 원리를 설명하기 위한 정도만 설명했습니다. 각 법칙에 대한 자세한 설명은 물리서적이나 인터넷에서 확인 부탁드립니다.
이상으로 변압기의 원리에 대해 설명을 마치겠습니다!